長崎総合科学大学　工学部　機械工学科
小規模風力発電用クロスフロー型風車の高出力化 研究概要
研究計画
近況報告
助教授 谷野. 忠和 E-mail : tanino@mech.nias.ac.jp
助教授 仲尾. 晋一郎 E-mail : nakao@mech.nias.ac.jp
2004/12更新
研究概要

ビル屋上風車イメージ


構造物上の風車周りの風環境


風車最適風設置位置の検討
■ ビル風などに代表される高層建築物などで生じる風を有効利用する．

■ クロスフロー型風車の利点及び利用の可能性
１． 建築物上などの設置環境に対して有利(横向きに設置，高さをとらないなど)
２． 建物の補助電源または広告塔などの供給源としての利用可能性
３． 風力発電の設置が難しい都市部での利用可能性
４． 建物を含めた景観デザインの一部としての可能性
・・・

■ 構造物端壁近傍の剥離流れや集風構造体を用いた風環境の構築
１． 構造物端壁近傍の剥離流れ
２． 集風構造体(2次元ディフューザなどの利用)
・・・


研究計画

クロスフロー風車模型試作

実験風洞・模型風車

模型風車
構造物端壁モデル(Ｌ字板)
■ 構造物上の風車性能に関わる基礎実験
　構造物上端部で生じる剥離流れによる風車周りの流れ場をピトー管などを使用して測定する．
構造物によって生じる流れ場が風車性能に及ぼす影響を調べるために性能試験を行う．
１． 構造物端壁モデル(Ｌ字板)の影響---風車周りの流れ場の測定(速度・圧力分布)
２． 構造物端壁モデル(Ｌ字板)の影響---風車の出力測定(トルク-回転数)
３． その他

■ 風車の高出力化のための構造物上の風環境の最適化に関わる実験
　構造物上端部で生じる剥離流れを誘導板などにより制御し風車設置高さに依存しない最適風環境を構築する．
風車入口部から後方に偏流板を設置し風車入口での流入条件(集風効果)を向上させ，最適風環境を構築する．
１． 誘導板の効果---風車周りの流れ場の測定(速度・圧力分布)
２． 誘導板の効果---風車の出力測定(トルク-回転数)
３． 偏流板の効果---風車周りの流れ場の測定(速度・圧力分布)
４． 偏流板の効果---風車の出力測定(トルク-回転数)
５． その他


近況報告

風車性能試験
現在の風車供試模型
風車性能試験装置

風車性能試験

風車性能試験結果
■ 新しい実験用風車模型による風車性能試験
　今まで使用していた風車(木製翼，塩ビ管翼)では，風車本来の性能が低いため，研究課題である風車周辺の風環境を改善し，風車性能の向上を検討する場合に，実際的な評価が困難であるという問題がありました．そこで，新しい風車模型を製作し，現在種々の実験を行っています．(2004/12更新)

■ 風車性能試験装置の開発
　風車性能を調べるために，出力測定を行います．出力測定では一様風速のもと各回転数でのトルクを計測します．そこで模型風車軸にトルク検出器と回転制御用モータを接続する装置を製作しました．
　トルクはトルク検出器により計測され，回転数についてはトルク計に付属する回転検出器により計測されます．一様風速は風洞出口のピトー管により計測され，設定風速になるように風洞の送風機を設定します．風車の回転数は回転制御用のサーボモータにより各回転数にせっていされます．

■ 風車性能試験(構造物有無による比較)
　製作した性能試験装置を用いて，風車の性能試験を行いました．条件として建物等の端壁構造を模擬したL字型の台を設置した場合と設置しない場合の２通りについて出力測定を行いました．
　右図に示すグラフは，その出力測定の結果を示したものです．図から明らかなように構造物無しの条件に比べ，構造物が存在するほうが飛躍的に出力が大きくなっていることが分かります．また，作動範囲も2.5倍以上広くなっており，広範囲にわたって安定して高い圧力が得られることが分かりました．

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